Un esempio di impianto di microcogenerazione a biomassa per il

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Mariano Berardi
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1 Accademia dei Georgofili, 19 maggio 2011 Giornata di studio AGROENERGIE DA BIOCOMBUSTIBILI Un esempio di impianto di microcogenerazione a biomassa per il territorio: il progetto Moderno Simone Orlandini Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali, del Suolo e dell Ambiente Agroforestale (DIPSA) - Università di Firenze 1

territorio: il progetto Moderno Simone Orlandini Dipartimento di Scienze delle

2 Presupposti Mitigazione i i dei cambiamenti i climatici i i Valorizzazione delle risorse naturali Supporto all attività agro forestale e manifatturiera Sviluppo del territorio Filiera corta 2

3 Obiettivi: focus sulla regione Toscana 1) Stima delle potenzialità/disponibilità in biomasse agrienergetiche, localizzazione sul territorio e analisi di sostenibilità 2) Logistica per il recupero e la movimentazione ione delle biomasse residuali 3) Prototipo per la microcogenerazione alimentato a biomassa lignocellulosica 4) Analisi delle potenzialità solari (fotovoltaiche) e microeoliche 3

recupero e la movimentazione ione delle biomasse residuali 3) Prototipo per la microcogenerazione

4 Biomasse agrienergetiche g - potature di olivo Biomasse - potature di frutteti - sarmenti di vite - paglie di cereali - stocchi e tutoli di mais -stocchi di girasole - residui di vivai - residui di utilizzazioni forestali - sanse olearie - vinacce - deiezioni bovine - deiezioni suine - mais dedicato - girasole dedicato Aspetti considerati - potenzialità -disponibilità - sostenibilità ambientale -provincia i - comune - area geografica - energia elettrica e termica da conversione - utenze abitative servibili

deiezioni bovine - deiezioni suine - mais dedicato - girasole dedicato Aspetti considerati - potenzialità -disponibilità -

5 Potenzialità del territorio toscano Residui di coltivazioni superfici: dati ISTAT (provinciali) e ARTEA (comunali) + produttività: misure e analisi letteratura Colture dedicate superfici: ARTEA (comunali) + produttività: modelli di simulazione disponibilità e localizzazione obietivi perseguibili 5

analisi letteratura Colture dedicate superfici: ARTEA (comunali) +

6 Carta della produzione potenziale elettrica e termica a partire dalle disponibilità in potature di coltivazioni arboree nelle provincie della Toscana 6

7 Verde + Blu + Grigio WATER FOOTPRINT Il WF di un prodotto agricolo è il volume di acqua utilizzata t durante il periodo di crescita per produrre un unità di prodotto

8 Fabbisogno idrico per le colture dedicate Primary energy carriers Global average water footprint (l/mj) Natural gas 0.11 Coal Crude oil 1.06 Uranium 0.09 Wind energy 0.00 Solar thermal energy Hydropower 22

Natural gas 0.11 Coal 016 0.16 Crude oil 1.06 Uranium 0.

9 Potenzialità forestali del territorio senese Stima della biomassa legnosa dei boschi di querce caducifolie in aree significative della prov.di Siena I boschi di quercia coprono ampie superfici del territorio senese Le forme di governo tradizionali sono il ceduo matricinato e il ceduo composto L assortimento tradizionale è la legna da ardere; la ramaglia è lasciata in bosco Area di studio: ettari Fasi operative F1. Produzione di una carta forestale aggiornata F2. Misure a terra della biomassa forestale F3. Analisi del grado di accessibilità F4. Caratterizzazione delle tipologie colturali F5. Stima georeferenziata della biomassa legnosa

assortimento tradizionale è la legna da ardere; la ramaglia è lasciata in bosco Area di studio: 164121 ettari Fasi operative F1.

10 Cerrete Querceto di Roverella Misure a terra F1. Carta dei boschi di querce caducifolie (cerrete: ha; querceto di roverella: ha) F2. Misure a terra della biomassa forestale F3. Analisi della accessibilità forestale in funzione della pendenza del terreno e della viabilità esistente F4. Caretterizzazione delle tipologie colturali Elevata disformità: dal ceduo matricinato alla fustaia con forme di passaggio a fustaia più o meno controllate Carenza di dati sufficientemente aggiornati

Misure a terra della biomassa forestale F3.

11 La filiera del recupero dei residui colturali 1) I residui delle colture erbacee e delle colture arboree competizione con altri tipi di impiego implicazioni di ordine agronomico 2) Macchine per il recupero 3) Logistica della movimentazione Il carrello agricolo Lo scarrabile 4) Stoccaggio

impiego implicazioni di ordine agronomico 2) Macchine per il recupero

12 Potenziale di sequestro del carbonio per unita di superficie La misura più efficace Final Report (2001) Working Group Sinks Related to Agricoltural Soils - ECCP

13 Contenuto di carbonio organico (%) negli orizzonti superficiali (30 cm) dei suoli UE R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, P.J. Loveland, L. Montanarella The map of organic carbon in topsoils in Europe. Version 1.2 September Special Pubblication Ispra 2004 N.72

Montanarella The map of organic carbon in topsoils in Europe.

14 Contenuto di carbonio organico R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, L. Montanarella (2005). Estimating Organic Carbon in the Soils of Europe for Policy Support European Journal of Soil Science 56,

15 Il sequestro di carbonio organico attraverso l apporto dei residui colturali Dipende da: Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura Quantità di residui prodotti Coef. isoumico dei residui (% di humus stabile formato per unità di sostanza secca) Residuo Coef. Isoumico Paglia di cereali (frumento, orzo) Residui di girasole 0.2 Stocchi di mais Es. Le paglie di cereali possiedono almeno l 85% di sostanza secca x 0.2 = 1 q di paglia produce 17 kg di humus C. Gagliardini, S. Petrelli (2006). La sostanza organica, il cuore del terreno agricolo. Coldiretti.Opuscolo realizzato nell ambito del progetto Il riorientamento dell impresa agricola tramite l analisi economica L.R. 37/99

2 Stocchi di mais 012 0.12 Es. Le paglie di cereali possiedono almeno l 85% di sostanza secca x 0.2 = 1 q di paglia produce 17 kg di humus C. Gagliardini, S. Petrelli (2006).

16 La filiera del recupero dei residui colturali 16

17 Macchine per il recupero dei residui colturali Trincioraccolta con 2 macchine e 2 operatori Rotoimballatura Raccolta e concentazione trinciatura in testata Trincioraccolta con 1 operatore Scarrabili trasportabili da camion o trattori

Rotoimballatura Raccolta e concentazione trinciatura in

18 Lo stoccaggio Costi di riferimento: - stoccaggio cereali /q anno - terminal cippato 1 /m 3 sfuso (circa 0.25 /q) 18

19 Prototipo microcogeneratore Caratteristiche: - potenza elettrica < 10 kwe - alimentazione a pellet o cippato - idoneo ad un utenza rurale

20 Stirling

21 Microturbine ad aria

22 Organic Rankine Cycle Piglet NEWCOMEN Potenza termica di 1-3 kwe Possibilità di organizzare il sistema in cluster

23 La radiazione solare Stima della radiazione solare a partire da dati satellitari degli ultimi 6 anni (valore medio integrale giornaliero, mensile ed annuo) 1) Archiviazione dati satellitari DSSF (LSA-SAF), periodo: marzo 2005 febbraio ) Verifica dati satellitari con dati a terra (in corso) 3) Post-elaborazione dati satellitari per includere effetto DTM e inclinazione del piano (in corso) 4) Producibilità energetica

24 Il vento Stima velocità del vento a 18 metri e producibilità energetica (valore medio mensile ed annuo) 1) Post elaborazione dei dati LaMMA WRF-CALMET (risol. 2 km) (periodo ) : i dati a 75 m sono stati riportati a 18 m. 2) Elaborazione mappa di velocità del vento (valore medio annuo) 3) Confronto delle prestazioni di 4 tipologie di turbine in 4 località al fine di individuare una turbina per il calcolo della producibilità 4) Mappa di producibilità energetica (MWh/anno)

25 Sito WEB: t/

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